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      蒙城縣某某水源地巖溶發(fā)育形成機制與地下水富集特征分析

      2012-06-04 01:30王韜
      城市建設(shè)理論研究 2012年13期
      關(guān)鍵詞:泥質(zhì)灰?guī)r含水

      王韜

      中圖分類號: P641.13文獻標(biāo)識碼:A文章編號:

      蒙城縣位于安徽省淮北平原中南部,屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候,四季分明。流經(jīng)縣內(nèi)的河流分別有:澥河、北淝河、渦河、芡河、茨淮新河,屬淮河水系。除在渦北地區(qū)有幾個零星分布島狀殘丘外,均為平原,其海拔高程20.5—29.0米,自然坡降約月1/8300。

      一、地質(zhì)條件

      (一)區(qū)域地質(zhì)條件

      1.地層

      蒙城縣中北部地層區(qū)劃屬于華北地層區(qū),淮河地層分區(qū),淮北地層小區(qū)。除中下元古界、古生界志留系、泥盆系及中生界侏羅系、白堊系確實外,自上太古界五河群到新生界均有不同程度發(fā)育。基巖除零星出露外,絕大部分埋藏于松散層之下,基巖頂?shù)装迓裆?—450米。

      2.構(gòu)造

      區(qū)內(nèi)構(gòu)造運動主要為造陸運動,褶皺僅限于本縣煤田地區(qū)的龐大、寬緩、復(fù)雜的向斜系統(tǒng)。

      本區(qū)內(nèi)規(guī)模較大的斷裂主要有兩組:一為北北東向大斷裂,斷距較大。二為近東西向斷裂,推測斷裂,特點為延伸大,切割深。

      其余斷裂規(guī)模較小,大部分為燕山期形成北西向和北東向張性—張扭性斷裂。

      (二)水源地地質(zhì)條件

      1.地層

      本水源地地層自上而下可以劃分為:第四系全新統(tǒng)、更新統(tǒng),新近系上新統(tǒng)、中新統(tǒng),寒武系下統(tǒng)饅頭組、猴家山組。

      (1)第四系全新統(tǒng):主要為灰黃色粉土、粉質(zhì)粘土,結(jié)構(gòu)松散。

      (2)第四系更新統(tǒng):自下而上可分為下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng),主要為青黃色、灰黃色粘土及厚1—3米的褐黃色、淺灰色粉砂。

      (3)新近系上新統(tǒng):主要為灰綠色、青黃色、棕紅色粘土、泥巖、泥灰?guī)r,厚8—40米。

      (4)新近系中新統(tǒng):主要巖性為灰白色、淺褐色、灰綠色角礫巖,其角礫成分多為灰?guī)r,砂質(zhì)、泥質(zhì)灰?guī)r;紫紅色、棕黃色、棕褐色含豆?fàn)铊F錳結(jié)核和不規(guī)則鈣質(zhì)團塊泥巖。

      (5)寒武系下統(tǒng)饅頭組:巖性主要為灰綠色薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r,暗紫色夾灰?guī)r扁豆體頁巖,灰色、灰綠色薄層灰?guī)r,深灰色、土黃色厚層狀豹皮狀灰?guī)r。

      (6)寒武系系統(tǒng)猴家山組:下伏于松散層之下,埋深50—200米,巖性主要為淺灰色厚層狀鮞狀灰?guī)r,淺灰色、肉紅色厚層狀鮞狀灰?guī)r,土黃色、淺灰色薄層狀泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r,深灰色、黃灰色中厚層狀砂質(zhì)灰?guī)r,黃褐色豹皮狀灰?guī)r,淺灰色、淺肉紅色灰質(zhì)白云巖。

      2.構(gòu)造

      水源地所處區(qū)域總體上為傾向較緩的單斜構(gòu)造,傾向東70°左右,傾角5°左右,屬于構(gòu)造穩(wěn)定地區(qū)。在其基巖露頭區(qū)見有一條正斷層,出露長度300米,推測延伸小于2000米,沿走向呈舒緩波狀展布,斷層走向295°,傾向205°,傾角80°左右。斷層錯斷寒武系下統(tǒng)饅頭組豹皮狀灰?guī)r,構(gòu)造碎裂巖帶寬度小于0.5米。構(gòu)造面具方解石化、鐵染,見有構(gòu)造鏡面及近垂直階步擦痕。露頭區(qū)裂隙發(fā)育,主要有五組。其中傾向134°—148°、248°—314°最為發(fā)育,傾角大部分在80°左右。

      二、水文地質(zhì)條件

      (一)區(qū)域水文地質(zhì)條件

      根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料,本區(qū)域可劃分為:

      1.淺層松散巖類含水巖組:含水層底界埋深一般在50米左右,為中更新世晚期至晚更新世河流泛濫沉積,具有典型的河流相二元結(jié)構(gòu)特征。與地表水聯(lián)系密切,古河道重疊區(qū)域是地下水富集帶。

      2.深層松散巖類含水巖組:埋藏于淺層含水巖組之下,基巖面上,厚度0—300米,主要為新近系至第四系中更新統(tǒng)早期河湖相沉積,古河道地區(qū)砂層厚,單井涌水量大,個別地區(qū)為湖相沉積,砂層不發(fā)育。

      3.碳酸鹽巖夾碎屑巖含水巖組:包括震旦系、寒武系、奧陶系中統(tǒng),除零星出露地表外,皆埋藏于松散層以下。其中,奧陶系地層裂隙、巖溶發(fā)育,是區(qū)內(nèi)主要富水巖層。

      4.碎屑巖夾碳酸鹽巖、碎屑巖及變質(zhì)巖含水巖組:碎屑巖夾碳酸鹽巖含水巖組包括青白口系和石炭系中統(tǒng),碎屑巖含水巖組包括二迭系、三迭系和古近系;變質(zhì)巖含水巖組僅為上太古代五河群。地下水主要賦存于風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中。

      (二)水源地水文地質(zhì)條件

      本區(qū)含水巖組可以劃分為:淺層松散巖類孔隙含水巖組,深層松散巖類孔隙含水巖組,角礫巖孔隙、裂隙、巖溶含水巖組,碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙、巖溶含水巖組,頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r極弱含水巖組。

      1. 淺層松散巖類孔隙含水巖組:具有含水砂層2—3層,其巖性一般為粉細砂和粉質(zhì)粘土,頂板埋深4—19米,底板埋深40—69米,靜水位埋深1—3米,個別地區(qū)因供水開采,一般為8—15米。

      2. 深層松散巖類孔隙含水巖組:頂板埋深40—69米,底板為基巖面,巖性主要為泥巖、泥灰?guī)r、粘土,砂層不發(fā)育,為弱含水層。

      3. 角礫巖孔隙、裂隙、巖溶含水巖組:該含水巖組下伏于松散層下,上覆于寒武系上,頂板埋深90—105米,底板埋深103—138米。角礫成分為灰?guī)r、砂質(zhì)、泥質(zhì)灰?guī)r,以鈣質(zhì)膠結(jié)為主,巖溶發(fā)育,聯(lián)通性好。

      4. 碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙、巖溶含水巖組:該含水巖組為寒武系下統(tǒng)猴家山組中部地層,巖性主要為灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r夾鈣質(zhì)頁巖。該層有一斷層通過,次一級裂隙較為發(fā)育,因此斷層附近富水性較強。

      5. 頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r極弱含水巖組:該層含水巖組為寒武系下統(tǒng)饅頭組底部,分布于水源地兩側(cè),下伏于豹皮狀灰?guī)r之下,含水性極弱,透水性極差。

      三、巖溶的發(fā)育特點與形成機制

      (一)裸露區(qū)巖溶發(fā)育的特點與形成機制

      露頭區(qū)所出露的豹皮狀灰?guī)r,巖溶較發(fā)育,除了垂向的落水洞外,巖溶沿著北東、北西向兩組裂隙發(fā)育,巖溶狀態(tài)主要為溶溝。落水洞形成的主要原因是降水沿著垂向裂隙溶蝕而成。而溶溝形成的主要原因是下滲的雨水轉(zhuǎn)化為地下水,并沿著裂隙面溶蝕而成。

      露頭區(qū)出露的砂質(zhì)灰?guī)r中溶洞的形成主要是雨水下滲后,沿著北西向裂隙溶蝕而成。

      這兩種不同的巖溶狀態(tài)說明了砂質(zhì)灰?guī)r顆粒粗,較豹皮狀灰?guī)r易溶蝕,且薄層狀較厚層狀裂隙更為發(fā)育,易被溶蝕。溶蝕的發(fā)育受北東、北西向兩組構(gòu)造裂隙控制。

      (二)覆蓋區(qū)角礫巖巖溶發(fā)育的特點與形成機制

      該地區(qū)角礫巖形成于山前地帶,主要為坡洪積物,角礫成分為灰?guī)r。形成時周圍均為碳酸鹽巖,致使角礫巖的空隙中碳酸鈣溶液達到飽和狀態(tài),極易沉淀,形成鈣質(zhì)膠結(jié),這位其巖溶的發(fā)育奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。又因地處山前,水循環(huán)交替強烈,成巖程度低,易被溶蝕。其發(fā)育厚度在裸露區(qū)20—50米,隱伏區(qū)僅0—10米。

      (三)覆蓋區(qū)碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶發(fā)育的特點與形成機制

      本區(qū)在較長的地質(zhì)歷史時期里面較穩(wěn)定,斷層、裂隙發(fā)育較差,地層較為平緩,基巖面起伏變化不大,巖溶發(fā)育總體上較差,不均勻,明顯受構(gòu)造控制。在個別泥質(zhì)條帶灰?guī)r層位中見有直徑0.5米、0.8米兩個溶洞,推測為震旦紀(jì)末期地殼上升期間泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r長期遭受溶蝕所形成的古溶洞。

      四、地下水富集特征

      (一)松散層古河道富水區(qū)

      松散層古河道帶砂層厚度大,顆粒粗,滲透性好,有利于地下水的富集與流通。尤其在淺、深層的古河道重疊區(qū)域。

      (二)山前角礫巖富水區(qū)

      山前新近系角礫巖巖溶發(fā)育,因其下伏松散層下,上覆碳酸鹽巖之上,是良好的儲水、匯水區(qū),又因為它良好的導(dǎo)水能力,能獲得比較充足的補給,成為富水區(qū)。

      (三)震旦系泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r富水區(qū)

      在河道兩岸的震旦系泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r,因其在過去地殼上升的時長期遭受溶蝕,在構(gòu)造有利地區(qū)發(fā)育有溶洞。

      (四)寒武系砂質(zhì)灰?guī)r富水區(qū)

      砂質(zhì)灰?guī)r因粒粗、層薄,是寒武系地層中最易腐蝕的巖層,其溶洞洞徑0.1米左右,在該區(qū)域內(nèi)砂質(zhì)灰?guī)r層位中發(fā)育有多個溶洞,這說明砂質(zhì)灰?guī)r有利于巖溶發(fā)育,有利于地下水的富集。

      (五)北西向斷層破碎帶富水區(qū)

      主要有兩條北西向斷裂,一條走向325°左右,傾向南西,在其穿過的地層建有構(gòu)造角礫巖紀(jì)溶洞或溶隙,水量豐富。另一斷層附近也發(fā)現(xiàn)有溶洞的存在。因此,北西向斷層破碎帶是富水區(qū)域。其富水強度與斷裂帶的規(guī)模、張開程度以及和其它含水層的聯(lián)通性有關(guān)。

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